Design of non-monetary incentives for efficiency in selfish routing via strategic intersection control
Stratejik kavşak kontrolü yoluyla bencil rota seçimlerinde verimlilik sunan parasal olmayan teşviklerin tasarımı
- Tez No: 992246
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED ÖMER SAYIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kentsel ulaşım ağları, sürücülerin toplam sistem gecikmesi yerine kendi seyahat sürelerini en aza indiren rotaları seçtiği bencil rotalamadan kaynaklanan verimsizliklerden rutin olarak zarar görmektedir. Bu merkezi olmayan davranış, sistem optimum akışlardan önemli ölçüde sapabilen kullanıcı dengelerine yol açmaktadır. Parasal ücretlendirmeler teorik olarak bu verimsizlikleri ortadan kaldırabilse de; pratik, politik ve hakkaniyetle ilgili sınırlamaları, parasal olmayan alternatif kontrol mekanizmalarının geliştirilmesini gerektirmektedir. Bu tez, rota seçimlerini etkilemek ve bencil rotalamayı parasal transferler olmadan sosyal açıdan verimli sonuçlara yönlendirmek için modern Otonom Kavşak Yönetimi'nden (AIM) yararlanan kavşak tabanlı iki teşvik mekanizması geliştirmekte ve analiz etmektedir. Stratejik Öncelik Tabanlı Çizelgeleme (SPBS) olarak adlandırılan ilk mekanizma, kavşaklarda rotaya bağlı küçük öncelik ayarlamaları getirerek, yola bağlı kontrollü bekleme süreleri oluşturmaktadır. Pigou ağı da dahil olmak üzere analitik örnekler, minimal öncelik asimetrilerinin bile verimsizliği önemli ölçüde azaltabileceğini göstermektedir. Bu bulgular, mekanizmanın gerçekçi sürüş ve kuyruk dinamiği altındaki uygulanabilirliğini gösteren yüksek doğruluklu mikroskobik simülasyonlarla daha da doğrulanmıştır. İkinci mekanizma, zaman damgası ofsetlerine dayalı analitik bir çerçeve aracılığıyla bu yaklaşımı genelleştirmektedir. Kavşaklar, araçların efektif varış zamanlarına küçük eklemeli ayarlamalar uygulayarak, birden fazla denge akışının mevcut olduğu durumlarda bile denge seyahat maliyetlerinin benzersizliğini korurken yola bağlı düğüm gecikmeleri oluşturmaktadır. Bu yapı, bir sistem planlayıcısının kullanıcı dengesi tepkilerini öngörerek zaman damgası ofsetlerini tasarladığı iki seviyeli bir optimizasyon formülasyonuna olanak tanımaktadır. Sioux Falls ağı için simülasyonla üretilen kavşak gecikme verileri kullanılarak yapılan kalibrasyon, gerçekçi dördüncü dereceden düğüm maliyet modelleri sağlamaktadır. Geniş ölçekli sayısal deneyler, zaman damgası tabanlı teşviklerin, sıkı operasyonel kısıtlamalar altında bile kullanıcı dengesindeki verimsizliği %68'e kadar ortadan kaldırabildiğini göstermektedir. Sonuç olarak bu bulgular, geleneksel olarak ağ darboğazları olarak görülen kavşakların güçlü, parasal olmayan kontrol araçlarına dönüştürülebileceğini göstermektedir. Önerilen mekanizmalar, modern AIM'in yeteneklerinden yararlanarak, ücretlere veya büyük altyapı değişikliklerine dayanmadan ağ genelinde verimliliği artırmak için pratik, ölçeklenebilir ve analitik temellere dayanan araçlar sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Urban transportation networks routinely suffer from inefficiencies caused by selfish routing, whereby individual drivers select routes that minimize their own travel time rather than overall system delay. This decentralized behavior leads to user equilibria that can significantly deviate from system-optimal flows. Although monetary tolls can theoretically eliminate such inefficiencies, their practical, political, and equity-related limitations motivate the development of alternative, non-monetary control mechanisms. This thesis develops and analyzes two intersection-based incentive mechanisms that leverage modern Autonomous Intersection Management (AIM) to influence route choices and steer selfish routing toward socially efficient outcomes without monetary transfers. The first mechanism, termed Strategic Priority-Based Scheduling (SPBS), introduces small, route-dependent priority adjustments at intersections, thereby inducing controlled, path-dependent waiting times. Analytical examples, including Pigou's network, show that even minimal priority asymmetries can substantially reduce inefficiency. These insights are further validated through high-fidelity microscopic simulations, demonstrating the mechanism's feasibility under realistic driving and queueing dynamics. The second mechanism generalizes this approach through an analytical framework based on timestamp offsets. Intersections apply small additive adjustments to vehicles' effective arrival times, inducing path-dependent node delays while preserving uniqueness of equilibrium travel costs, even when multiple equilibrium flows exist. This structure enables a bilevel optimization formulation in which a system planner designs timestamp offsets while anticipating user-equilibrium responses. Calibration using simulation-generated intersection delay data for the Sioux Falls network yields realistic quartic node cost models, and large-scale numerical experiments show that timestamp-based incentives can eliminate up to 68% of the inefficiency at user equilibrium, even under tight operational constraints. Taken together, these results demonstrate that intersections, traditionally viewed as network bottlenecks, can be transformed into powerful non-monetary control instruments. By exploiting the capabilities of modern AIM, the proposed mechanisms provide practical, scalable, and analytically grounded tools for improving network-wide efficiency without relying on tolls or major infrastructure modifications.
Benzer Tezler
- Avrupa Merkez Bankası'nın oluşumu, para politikası, uygulama sorunları ve Türkiye etkileri
Formation of European Central Bank, its monetary policy, application problems and its effects on Turkey
ALİ POLAT
- Elektrik enerjisi piyasaları ve çimento sektöründe elektrik enerjisi tüketim tahmininin önemi
Electricity markets and the importance of electricity consumption forecasting in cement sector
EZGİ KAYAHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERMİN ONAYGİL
- Sunum-yanlı iktisat: Kuramsal temeller politika önermeleri ve uygulama sonuçları
Başlık çevirisi yok
UĞUR ESER
- Tıp fakültesi son sınıf öğrencilerinin devlet hizmet yükümlülüğü görev yeri tercihlerini etkileyen etmenlerin kesikli seçim analizi ile değerlendirilmesi
Assessing the workplace preferences of last grade medical students for compulsory service : A discrete choice experiment
BUŞRA TOZDUMAN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2021
Halk Sağlığıİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiHalk Sağlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MELİH KAAN SÖZMEN